Dynamique de la région coorbitale des planètes en formation

par Jules Casoli

Thèse de doctorat en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Frédéric Masset.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    We study the torque exerted by a protoplanetary disc upon a low-mass planet buried inside it. We take particular interest in a zone close to the planet, the coorbital region, sometimes referred to as the horseshoe region. Firstly, we derive an estimate of the torque exerted by this region onto the planet, in a case where the disc is isothermal, using a Bernoulli-like invariant. We compare this estimate to numerical simulations. This study is then extended to the case where the disc is adiabatic, modifying accordingly the invariant used. The two last part only dial with the early phases after the planet insertion, resulting in a maximum possible torque. Should the system evolve longer, the corotation region would homogenize, and the torque saturate, eventually disappearing. To get rid of that, we assume a viscous and diffusive disc. Depending on the viscosity and diffusivity, we give an expression of the final torque. Once again, this analysis is confirmed by numerical studies. In the previous parts we assumed that the disc was 2D, a simplification justified by the fact that we are dealing with thin discs. We however study in a last part the 3D case, isothermal. We give a first view on the topology of the horseshoe region, and give an analytical estimate of the associated torque, which prove to be similar to the 2D one.

  • Titre traduit

    The dynamics of forming planet's coorbital region


  • Résumé

    Nous étudions le couple exercé par un disque proto-planétaire sur une planète de faible masse enfouie en son sein. Nous nous intéressons plus particulièrement à une zone proche de la planète, la région coorbitale, parfois appelée région fer-à-cheval. Dans un premier temps, nous estimons analytiquement le couple exercé par cette région sur la planète, dans les c as où le disque est isoterme. Pour cela, nous avons recours à un invariant de type Bernoulli. Cette estimation est comparée à des simulations numériques. Cette analyse est ensuite étendue au cas où le disque est adiabatique, en modifiant notre invariant du mouvement. Les deux parties précédentes ne contemplent que les temps jeunes, pour lesquels le couple est maximal. A temps plus long, la région de corotation s'homogénise, et le couple sature, finissant par disparaître. Pour s'affranchir de cela, nous supposons que le disque est visqueux, et diffusif. En fonction des paramètres de viscosité et de diffusion, nous proposons une valelur du couple final, à temps long. Une fois de plus, ces analyses sont confirmées par des simulations numériques. Les précédents volets de cette thèse étaient dédiés aux cas où le disque était 2D, une simplification justifiée par le fait que les disques étudiés sont minces. Nous étudions néanmoins le cas 3D, isotherme uniquement, dans une dernière partie, en dressant une première topologie de la région fer-à-cheval, et en dérivant analytiquement le couple associé, peu différent du cas 2D.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (144 p.)
  • Annexes : 125 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 234

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  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : MMf-T480
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